JP2010162728A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置における回復動作に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to a recovery operation in an image forming apparatus including a recording head that ejects droplets.
一般に、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えば、インクの液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備え、媒体(以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。)を搬送しながら、インク滴を用紙に付着させて画像形成(記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。)を行なうものがある。このような画像形成装置としての例えばインクジェット記録装置は捺染装置などの産業用システムにも利用されるようになってきている。 In general, a printer, a fax machine, a copier, a plotter, or an image forming apparatus that combines a plurality of these functions includes, for example, a recording head composed of a liquid ejection head that ejects ink droplets, It is also referred to as “paper”, but the material is not limited, and a recording medium, recording medium, transfer material, recording paper, etc. are also used synonymously.) Some perform formation (recording, printing, printing, and printing are also used synonymously). For example, an ink jet recording apparatus as such an image forming apparatus has come to be used in an industrial system such as a textile printing apparatus.
なお、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する(単に液滴を吐出する)装置も含む意味である。また、「インク」とは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる「液体の総称」として用いる。 The “image forming apparatus” means an apparatus for forming an image by discharging a liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. In addition to providing an image having a meaning such as a figure to a medium, it also includes a device for applying an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply ejecting droplets). The “ink” is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected, and includes, for example, a DNA sample, a resist, a pattern material, and the like. Used as a general term for liquids.
また、液体吐出ヘッドを備える画像形成装置としては、記録ヘッドをキャリッジに搭載して用紙の送り方向と直交する主走査方向に移動させることで記録を行うシリアル型画像記録装置と、記録領域の略全幅にわたって液滴を吐出する複数の吐出口(ノズル)を列設したライン型ヘッドを用いるライン型画像記録装置がある。 In addition, as an image forming apparatus including a liquid discharge head, a serial type image recording apparatus that performs recording by mounting a recording head on a carriage and moving the recording head in a main scanning direction orthogonal to a sheet feeding direction, and an abbreviation of a recording area. There is a line-type image recording apparatus using a line-type head in which a plurality of discharge ports (nozzles) for discharging droplets over the entire width are arranged.
このような画像形成装置において画像形成を繰り返していると、紙粉などが記録ヘッドのノズルに付着してノズル詰まりなどによる吐出不良や吐出不能になることがある。このように紙粉などが付着した記録ヘッドに対して維持回復機構によるノズル吸引などの回復動作を行っても、紙粉を除去することは困難である。 When image formation is repeated in such an image forming apparatus, paper dust or the like may adhere to the nozzles of the recording head, resulting in ejection failure or ejection failure due to nozzle clogging. Even if a recovery operation such as nozzle suction by the maintenance recovery mechanism is performed on the recording head to which paper dust or the like is attached, it is difficult to remove the paper dust.
そこで、特許文献1ないし3に記載されているように、吸引手段を駆動しつつ記録ヘッドのアクチュエータ(圧力発生手段)も駆動して吸引力と押出し力をノズル孔付近のインク等に作用させるようにする回復動作を行うことが知られている。
Therefore, as described in
しかしながら、吸引手段を駆動しつつ圧力発生手段も駆動して吸引力と押出し力をノズル孔付近のインク等に作用させるようにする回復動作を行う場合、従前は、すべてのノズルの圧力発生手段に対して画一的な駆動信号を与えて駆動するようにしているため、回復効果が十分に得られないという課題がある。特に、ノズル、圧力室、共通液室に留まっている気泡やゴミを、この回復方法で排除しようとする場合、圧力室、共通液室に生じる圧力の定在波の節の位置にある気泡の排出が促せないおそれがある.このような場合には、画像品質が改善するまで、複数回の回復動作を行わなければならず、インクの無駄な消費や回復時間がかかるという課題が生じる。 However, when performing a recovery operation in which the suction means is driven and the pressure generating means is driven so that the suction force and the pushing force are applied to the ink or the like in the vicinity of the nozzle holes, the pressure generation means of all the nozzles is conventionally used. On the other hand, since driving is performed by giving a uniform drive signal, there is a problem that a sufficient recovery effect cannot be obtained. In particular, when trying to eliminate bubbles and dust remaining in the nozzle, pressure chamber, and common liquid chamber with this recovery method, bubbles in the position of the standing wave of pressure generated in the pressure chamber and common liquid chamber There is a possibility that discharge cannot be promoted. In such a case, the recovery operation must be performed a plurality of times until the image quality is improved, resulting in a problem that wasteful consumption of ink and recovery time are required.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、より少ないインク消費量によって短時間で気泡を確実に排出できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable air bubbles to be reliably discharged in a short time with a smaller amount of ink consumption.
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
インクの液滴を吐出する複数のノズル、各ノズルが連通する各圧力室、各圧力室内に圧力を発生させる圧力発生手段を有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドのノズル面をキャップ部材でキャッピングして前記ノズルからインクを吸引する維持回復機構と、
前記キャップ部材でキャッピングして前記ノズルからインクを吸引している間、予め定められた複数のノズルで構成され複数のブロックについて、ブロック単位で、前記複数のノズルに対応する前記圧力発生手段を所定の駆動周波数の駆動信号で駆動する手段と、を備えている
構成とした。
In order to solve the above problems, an image forming apparatus according to the present invention provides:
A plurality of nozzles for discharging ink droplets, each pressure chamber communicating with each nozzle, and a recording head having pressure generating means for generating pressure in each pressure chamber;
A maintenance and recovery mechanism for capping the nozzle surface of the recording head with a cap member and sucking ink from the nozzle;
While capping with the cap member and sucking ink from the nozzles, the pressure generating means corresponding to the plurality of nozzles is predetermined for each of a plurality of blocks including a plurality of predetermined nozzles. And a means for driving with a drive signal of the drive frequency.
ここで、少なくとも1つのブロックの前記圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数が、他のブロックの前記圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数と異なる構成とできる。 Here, the driving frequency when driving the pressure generating means of at least one block may be different from the driving frequency when driving the pressure generating means of other blocks.
また、1つのブロックについて前記圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数を変化させる構成とできる。 Moreover, it can be set as the structure which changes the drive frequency when driving the said pressure generation means about one block.
また、前記駆動周波数には、少なくとも前記圧力室の固有振動数と略同じ周波数が含まれている構成とできる。 The drive frequency may include at least a frequency that is substantially the same as the natural frequency of the pressure chamber.
また、前記駆動周波数には、少なくとも前記圧力室の固有振動数の整数倍の周波数又は前記圧力室の前記固有振動数の(1/整数)倍の周波数が含まれている構成とできる。 The drive frequency may include at least a frequency that is an integer multiple of the natural frequency of the pressure chamber or a frequency that is (1 / integer) times the natural frequency of the pressure chamber.
また、前記駆動周波数には、少なくとも複数の圧力室にインクを供給する共通液室の固有振動数と略同じ周波数が含まれている構成とできる。 The drive frequency may include a frequency that is substantially the same as the natural frequency of a common liquid chamber that supplies ink to at least a plurality of pressure chambers.
また、前記駆動周波数には、少なくとも前記共通液室の固有振動数の整数倍の周波数又は前記共通液室の固有振動数の(1/整数)倍の周波数が含まれている構成とできる。 The drive frequency may include at least a frequency that is an integer multiple of the natural frequency of the common liquid chamber or a frequency that is (1 / integer) times the natural frequency of the common liquid chamber.
本発明に係る画像形成装置によれば、キャップ部材でキャッピングしてノズルからインクを吸引している間、予め定められた複数のノズルで構成され複数のブロックについて、ブロック単位で、複数のノズルに対応する圧力発生手段を駆動する構成としたので、より少ないインク消費量によって短時間で気泡を確実に排出できる。 According to the image forming apparatus according to the present invention, while the ink is sucked from the nozzle by capping with the cap member, the plurality of blocks including a plurality of predetermined nozzles are divided into a plurality of nozzles in a block unit. Since the corresponding pressure generating means is driven, bubbles can be reliably discharged in a short time with a smaller ink consumption.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図1及び図2を参照して説明する。なお、図1は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図2は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体1の左右の側板21A、21Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド31、32でキャリッジ33を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図2で矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an example of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory side view for explaining the overall configuration of the image forming apparatus, and FIG. 2 is an explanatory plan view of a main part of the apparatus.
This image forming apparatus is a serial type ink jet recording apparatus, and a
このキャリッジ33には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド34a、34b(区別しないときは「記録ヘッド34」という。)を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
The
記録ヘッド34は、それぞれ2つのノズル列を有し、記録ヘッド34aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、記録ヘッド34bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。なお、記録ヘッド34としては、1つのノズル面に複数のノズルを並べた各色のノズル列を備えるものなどを用いることもできる。
Each of the
また、キャリッジ33には、記録ヘッド34のノズル列に対応して各色のインクを供給するための第2インク供給部としてのサブタンクであるサブタンク35a、35b(区別しないときは「サブタンク35」という。)を搭載している。このサブタンク35には、カートリッジ装填部4に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ(メインタンク)10y、10m、10c、10kから、供給ポンプユニット24によって各色の供給チューブ36を介して、各色の記録液が補充供給される。
Further, the
一方、給紙トレイ2の用紙積載部(圧板)41上に積載した用紙42を給紙するための給紙部として、用紙積載部41から用紙42を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)43及び給紙コロ43に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド44を備え、この分離パッド44は給紙コロ43側に付勢されている。
On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the
そして、この給紙部から給紙された用紙42を記録ヘッド34の下方側に送り込むために、用紙42を案内するガイド部材45と、カウンタローラ46と、搬送ガイド部材47と、先端加圧コロ49を有する押さえ部材48とを備えるとともに、給送された用紙42を静電吸着して記録ヘッド34に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト51を備えている。
In order to feed the
この搬送ベルト51は、無端状ベルトであり、搬送ローラ52とテンションローラ53との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト51の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ56を備えている。この帯電ローラ56は、搬送ベルト51の表層に接触し、搬送ベルト51の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト51は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ52が回転駆動されることによって図2のベルト搬送方向に周回移動する。
The
さらに、記録ヘッド34で記録された用紙42を排紙するための排紙部として、搬送ベルト51から用紙42を分離するための分離爪61と、排紙ローラ62及び排紙コロである拍車63とを備え、排紙ローラ62の下方に排紙トレイ3を備えている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、装置本体1の背面部には両面ユニット71が着脱自在に装着されている。この両面ユニット71は搬送ベルト51の逆方向回転で戻される用紙42を取り込んで反転させて再度カウンタローラ46と搬送ベルト51との間に給紙する。また、この両面ユニット71の上面は手差しトレイ72としている。
A
さらに、キャリッジ33の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド34のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構81を配置している。この維持回復機構81には、記録ヘッド34の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)82a、82b(区別しないときは「キャップ82」という。)と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材(ワイパブレード)83と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け84と、キャリッジ33をロックするキャリッジロック87などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構81の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク100が装置本体に対して交換可能に装着される。
Further, a maintenance /
また、キャリッジ33の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け88を配置し、この空吐出受け88には記録ヘッド34のノズル列方向に沿った開口部89などを備えている。
Further, in the non-printing area on the other side of the
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ2から用紙42が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙42はガイド45で案内され、搬送ベルト51とカウンタローラ46との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド37で案内されて先端加圧コロ49で搬送ベルト51に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
In this image forming apparatus configured as described above, the
このとき、帯電ローラ56に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト51が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト51上に用紙42が給送されると、用紙42が搬送ベルト51に吸着され、搬送ベルト51の周回移動によって用紙42が副走査方向に搬送される。
At this time, a positive output and a negative output are alternately repeated with respect to the charging
そこで、キャリッジ33を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド34を駆動することにより、停止している用紙42にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙42を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙42の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙42を排紙トレイ3に排紙する。
Therefore, by driving the
そして、記録ヘッド34のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ33をホーム位置である維持回復機構81に対向する位置に移動して、キャップ部材82によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。
When performing the maintenance and recovery of the nozzles of the
次に、記録ヘッド34を構成している液体吐出ヘッドの一例について図3及び図4を参照して説明する。なお、図3は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図4は同ヘッドの液室短手方向(ノズルの並び方向)の断面説明図である。
Next, an example of the liquid discharge head constituting the
この液体吐出ヘッドは、例えば単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成した流路板101と、この流路板101の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成した振動板102と、流路板101の上面に接合したノズル板103とを接合して積層し、これらによって液滴(インク滴)を吐出するノズル104が連通する流路であるノズル連通路105及び圧力室(個別液室)106、各圧力室106に流体抵抗部(供給路)107を通じてインクを供給するための共通液室108に連通するインク供給口109などを形成している。
This liquid discharge head includes, for example, a
また、振動板102を変形させて液室106内のインクを加圧するための圧力発生手段(アクチュエータ手段)である電気機械変換素子としての2列(図3では1列のみ図示)の積層型圧電素子121と、この圧電素子121を接合固定するベース基板122とを備えている。なお、圧電素子121の間には支柱部123を設けている。この支柱部123は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子121と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。また、圧電素子121には図示しない駆動回路(駆動IC)を搭載したFPCケーブル126を接続している。
In addition, two rows (only one row is shown in FIG. 3) of stacked piezoelectric elements as electromechanical conversion elements that are pressure generating means (actuator means) for pressurizing the ink in the
そして、振動板102の周縁部をフレーム部材130に接合し、このフレーム部材130には、圧電素子121及びベース基板122などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部131及び共通液室108となる凹部、この共通液室108に外部からインクを供給するためのインク供給穴132を形成している。このフレーム部材130は、例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
The peripheral edge of the
ここで、流路板101は、例えば結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(KOH)などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路105、圧力室106となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
Here, the
振動板102は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法(電鋳法)で作製しているが、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板102に圧電素子121及び支柱部123を接着剤接合し、更にフレーム部材130を接着剤接合している。
The
ノズル板103は各圧力室106に対応して直径10〜30μmのノズル104を形成し、流路板101に接着剤接合している。このノズル板103は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。
The
圧電素子121は、圧電材料151と内部電極152とを交互に積層した積層型圧電素子(ここではPZT)である。この圧電素子121の交互に異なる端面に引き出された各内部電極152には個別電極153及び共通電極154が接続されている。なお、この実施形態では、圧電素子121の圧電方向としてd33方向の変位を用いて圧力室106内インクを加圧する構成としているが、圧電素子121の圧電方向としてd31方向の変位を用いて加圧圧力室106内インクを加圧する構成とすることもできる。また、1つの基板122に1列の圧電素子121が設けられる構造とすることもできる。
The
このように構成した液体吐出ヘッドヘッドにおいては、例えば圧電素子121に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子121が収縮し、振動板102が下降して圧力室106の容積が膨張することで、圧力室106内にインクが流入し、その後圧電素子121に印加する電圧を上げて圧電素子121を積層方向に伸長させ、振動板102をノズル104方向に変形させて圧力室106の容積/体積を収縮させることにより、圧力室106内のインクが加圧され、ノズル104からインクの滴が吐出(噴射)される。
In the liquid discharge head configured as described above, for example, by lowering the voltage applied to the
そして、圧電素子121に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板102が初期位置に復元し、圧力室106が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室108から圧力室106内にインクが充填される。そこで、ノズル104のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
Then, by returning the voltage applied to the
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。 Note that the driving method of the head is not limited to the above example (drawing-pushing), and striking or pushing can be performed depending on the direction of the drive waveform.
次に、この画像形成装置における維持回復機構81について図5を参照して説明する。なお、図5は同維持回復機構の模式的概略構成図である。
この維持回復機構81は、維持装置フレーム211に、キャップホルダ212に保持されたキャップ82a、82bと、弾性体を含むワイパ部材83と、ワイパクリーナ86とがそれぞれ昇降可能(上下動可能)に保持されている。
Next, the maintenance /
In the maintenance /
そして、ワイパ部材83と吸引用となるキャップ82aとの間には筒状の空吐出受け84が配置され、この空吐出受け84のワイパ部材83側上端部はワイパ部材83に付着したインクを掻き落とすワイパクリーナ部85が形成されている。ワイパ部材83のクリーニングを行うときにはワイパクリーナ86でワイパ部材83をワイパクリーナ部85に押し付けた状態でワイパ部材83を下降させることにより、ワイパ部材83に付着したインクを空吐出受け84側に掻き落す。
A cylindrical
また、印字領域に最も近い側のキャップ82aには可撓性チューブ219を介して吸引手段であるチュービングポンプ(吸引ポンプ)220を接続し、キャップ82aのみを吸引(回復)及び保湿用キャップ(以下単に「吸引用キャップ」という。)とし、キャップ82bは単なる保湿用キャップとしている。したがって、記録ヘッド34の回復動作を行うときには、回復動作を行う記録ヘッド34を吸引用キャップ82aによってキャッピング可能な位置に選択的に移動させる。
Further, a tubing pump (suction pump) 220 as a suction means is connected to the
また、これらのキャップ82a、82b、ワイパ部材83などの下方にはフレーム211に回転自在に支持したカム軸221を配置し、このカム軸221には、キャップホルダ212を昇降させるためのキャップカム222と、ワイパ部材83を昇降させるためのワイパカム224、空吐出受け84内で空吐出される液滴がかかる回転体としてのコロ226と、ワイパクリーナ86を揺動させるためのクリーナカム228と、キャリッジロック87を昇降させるためのキャリッジロックカム229をそれぞれ設けている。
A
そして、吸引ポンプ220及びカム軸221を回転駆動するために、モータ231の回転をモータ軸231aに設けたモータギヤ232に、吸引ポンプ220のポンプ軸220aに設けたポンプギヤ233を噛み合わせ、更にこのポンプギヤ233と一体の中間ギヤ234に中間ギヤ235を介して一方向クラッチ237付きの中間ギヤ236を噛み合わせ、この中間ギヤ236と同軸の中間ギヤ238に中間ギヤ239を介してカム軸221に固定したカムギヤ240を噛み合わせている。なお、クラッチ237付きの中間ギヤ236、238の回転軸である中間軸241はフレーム211にて回転可能に保持している。
In order to rotationally drive the
この維持回復機構81においては、記録ヘッド34のノズルを形成した面(ノズル面)に付着したインクや不純物を取り除くときには、モータ231を駆動して、ワイパカム224を介してワイパブレード83を上昇させる。この状態で、キャリッジ33を主走査方向に移動させることにより、ワイパブレード83によって記録ヘッド34のノズル面をワイピングして、不純物などを払拭する。
In this maintenance /
また、記録ヘッド34のノズルを外気に露呈した状態のまま放置すると、内部のインクが乾燥して増粘、固着し、インク吐出性能が低下してしまうことから、これを防ぐために、記録ヘッド34のノズル面をキャップ82で覆うときには、モータ231を回転させ、キャップカム213を介してキャップ82を上昇させ、記録ヘッド34のノズル面をキャッピングする。
Further, if the nozzles of the
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図6を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部500は、この装置全体の制御を司る本発明に係る回復動作の制御を行う手段を兼ねるCPU511と、CPU511が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM502と、画像データ等を一時格納するRAM503と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ504と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC505とを備えている。
Next, an outline of the control unit of the image forming apparatus will be described with reference to FIG. This figure is an overall block diagram of the control unit.
The
また、記録ヘッド34を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部508と、キャリッジ33側に設けた記録ヘッド34を駆動するためのヘッドドライバ(ドライバIC)509と、キャリッジ33を移動走査する主走査モータ554、搬送ベルト51を周回移動させる副走査モータ555、維持回復機構81の維持回復モータ231を駆動するためのモータ駆動部510と、帯電ローラ56にACバイアスを供給するACバイアス供給部511などを備えている。
Further, a
また、この制御部500には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル514が接続されている。
The
この制御部500は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのI/F506を持っていて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト600側から、ケーブル或いはネットワークを介してI/F506で受信する。
The
そして、制御部500のCPU501は、I/F506に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC505にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部508からヘッドドライバ509に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト600側のプリンタドライバ601で行っている。
The
印刷制御部508は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ509に出力する以外にも、ROMに格納されている駆動パルスのパターンデータをD/A変換するD/A変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含み、1の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ509に対して出力する。
The
ヘッドドライバ509は、シリアルに入力される記録ヘッド34の1行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部508から与えられる駆動信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド7の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子(例えば圧電素子)に対して印加することで記録ヘッド7を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
The
I/O部513は、装置に装着されている各種のセンサ群515からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部508やモータ制御部510、ACバイアス供給部511の制御に使用する。センサ群515は、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温湿度を検知する温湿度センサ(環境センサ)、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、I/O部513は様々のセンサ情報を処理することができる。
The I /
次に、印刷制御部508及びヘッドドライバ509の一例について図7を参照して説明する。
印刷制御部508は、上述したように、画像形成時に1印刷周期内に複数の駆動パルス(駆動信号)で構成される共通駆動波形(画像形成用駆動波形)を生成して出力し、維持回復動作(メンテナンス動作)時に1駆動周期内に正弦波の駆動信号で構成される共通駆動波形(メンテナンス用駆動波形)を生成して出力する駆動波形生成部701と、印刷画像に応じた2ビットの画像データ(階調信号0、1)と、クロック信号、ラッチ信号(LAT)、滴制御信号M0〜M3を出力するデータ転送部702とを備えている。
Next, an example of the
As described above, the
なお、滴制御信号は、ヘッドドライバ209のスイッチ手段であるアナログスイッチ715の開閉を滴毎に指示する2ビットの信号であり、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形でHレベル(ON)に状態遷移し、非選択時にはLレベル(OFF)に状態遷移する。
The droplet control signal is a 2-bit signal that instructs each droplet to open and close the
ヘッドドライバ509は、データ転送部702からの転送クロック(シフトクロック)及びシリアル画像データ(階調データ:2ビット/1チャンネル(1ノズル)を入力するシフトレジスタ711と、シフトレジスタ711の各レジスト値をラッチ信号によってラッチするためのラッチ回路712と、階調データと制御信号M0〜M3をデコードして結果を出力するデコーダ713と、デコーダ713のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ715が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ714と、レベルシフタ714を介して与えられるデコーダ713の出力でオン/オフ(開閉)されるアナログスイッチ716を備えている。
The
このアナログスイッチ715は、各圧電素子121の選択電極(個別電極)154に接続され、駆動波形生成部701からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ(階調データ)と制御信号MN0〜MN3をデコーダ713でデコードした結果に応じてアナログスイッチ715がオンにすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して(選択されて)圧電素子121に印加される。
The
ここで、記録ヘッド34の性能を維持、回復するメンテナンス動作を行う場合には、制御部500のCPU501によって、維持回復機構81を駆動制御するとともに、駆動波形生成部701に対してメンテナンス用駆動波形を生成させる制御をするとともに、記録ヘッド34の各圧力発生手段(アクチュエータ:この例では圧電素子121)を駆動する画像データをデータ転送部702に与えることで、メンテナンス用駆動波形で記録ヘッド34の各圧電素子121を駆動して液室106内に圧力変化を生じさせる回復動作制御を行う。
Here, when performing a maintenance operation for maintaining and recovering the performance of the
次に、本発明の第1実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図8及び図9を参照して説明する。なお、図8は同クリーニング動作の説明に供する説明図、図9は同じくブロック分割の説明に供する説明図である。
まず、維持回復動作におけるクリーニング動作では、前述したように、吸引用キャップ82aによって記録ヘッド34のノズル面34aをキャッピングした状態で吸引ポンプ220を作動させることによって、記録ヘッド34のノズル104からインクを吸引し、ノズル面34aに付着したインクをワイパブレード83によって拭き取り、吸引用キャップ82a内のインクを吸引して排出することで、記録ヘッド34のノズル104の吐出性能を維持回復する。
Next, the cleaning operation of the recording head maintenance / recovery operation according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the cleaning operation, and FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the block division.
First, in the cleaning operation in the maintenance and recovery operation, as described above, the ink is discharged from the
ここで、図9(a)に示すように、記録ヘッド34のノズル面34aを吸引用キャップ82aでキャッピングした状態で吸引ポンプ220を作動させてインクを吸引するヘッド吸引を行っている間、同図(b)に示すように、記録ヘッド34の圧力発生手段である圧電素子121に対してメンテナンス用駆動波形を与えて液室106内に圧力変化(液室内容積を拡大したり収縮したりする)を生じさせ、ノズル104から液滴を吐出させる動作を併せて行っている。
Here, as shown in FIG. 9A, while the
このとき、図9に示すように、記録ヘッド34の1つの共通液室108に連通する複数のノズル104の列(ノズル列)を、複数(この例では3つ)のブロックa、b、cに分け、図8(b)に示すように、各ブロック単位でメンテナンス用駆動波形を与えるようにしている。なお、ブロックの数は3つに限るものではなく、2又は4以上でもよい。
At this time, as shown in FIG. 9, a plurality of (three nozzles in this example) blocks a, b, and c are arranged in a plurality of nozzles 104 (nozzle rows) communicating with one
ここで、各ブロックの圧電素子(圧力発生手段)にメンテナンス用駆動波形を印加して駆動する順序として、図8(b)に示すように、まず、中央のブロックbを駆動し、次に、ブロックa、ブロックcの順(逆でもよい)に駆動している。 Here, as shown in FIG. 8B, as a driving order by applying a driving waveform for maintenance to the piezoelectric elements (pressure generating means) of each block, first, the central block b is driven, and then, Driving is in the order of block a and block c (which may be reversed).
つまり、上述した記録ヘッド34を構成する液体吐出ヘッドの共通液室108は、図9に示すように、中央から両端に向けてインクを流す構成である。このような共通液室構成の場合、流れが分離する中央付近においてインクの流れの滞留が生じ易い。このため、気泡や異物はここに残りやすい。これを効率的に排出するために、まず共通液室108の中央付近に対応する箇所の圧力室106を駆動させ、流れの上流にある気泡や異物を共通液室108の端部付近に移動させる。次いで、ブロックa、cの順(あるいは逆の順)に共通液室108に端部に対応する圧力室108を駆動することで、これらの気泡や異物を共通液室108の中央付近に滞留させることなく、流動させることができる。
In other words, the
従前のように、全てのノズルに同時にメンテナンス用駆動波形が印加された場合、圧力室106内、共通液室108内の気泡の排出が促せない可能性が高くなる。これに対して、複数のノズルを所要のブロックに分け、ブロック毎に順次、あるいは、ランダムに駆動することで、圧力室106、共通液室108に生じる圧力の定在波の節の位置を変化させて、気泡の滞留の位置を変化させることができ、気泡の排出を促進することができる。
As before, when the maintenance drive waveform is simultaneously applied to all the nozzles, there is a high possibility that bubbles in the
また、メンテナンス用駆動波形は、単に圧力室内容積を収縮するだけ(圧力の減少)ではなく、収縮と膨張を生じさせる波形にする(例えば、正弦波など)ことで、気泡の排出のみならず、例えばノズル付近に付着した異物を除去することも可能になる。 In addition, the drive waveform for maintenance is not only shrinking the volume in the pressure chamber (decrease in pressure) but also in a waveform that causes contraction and expansion (for example, sine wave etc.), not only discharge of bubbles, For example, it is possible to remove foreign matter adhering to the vicinity of the nozzle.
また、記録ヘッド34の圧電素子121にメンテナンス用駆動波形を与える条件としては、図8(b)に示す、ヘッド吸引開始からの経過時間(待ち時間)n1、1回の駆動回数(吐出する滴数n2(滴))、ブロック間の時間間隔n3などについては、予め定めることもできるし、環境センサによって検出される環境条件、あるいは印刷枚数などに応じて定めることができる。
Further, as a condition for giving a driving waveform for maintenance to the
このように、キャップ部材でキャッピングしてノズルからインクを吸引している間、予め定められた複数のノズルで構成され複数のブロックについて、ブロック単位で、複数のノズルに対応する圧力発生手段を駆動する構成とすることで、より少ないインク消費量によって短時間で気泡を確実に排出できる。 In this way, while the ink is sucked from the nozzle by capping with the cap member, the pressure generating means corresponding to the plurality of nozzles is driven in units of blocks for a plurality of blocks configured with a plurality of predetermined nozzles. With this configuration, it is possible to reliably discharge bubbles in a short time with a smaller amount of ink consumption.
次に、本発明の第2実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図10を参照して説明する。なお、図10は同クリーニング動作の説明に供する説明図である。また、ブロック分割は図9と同様とする。
ここでは、ブロック毎に複数回の駆動を行っている。この場合、中央部のブロックbについては常時駆動し、ブロックaとブロックbを同時に駆動する時間と、ブロックcとブロックbを同時に駆動する時間を設定している。このようにすることで、共通液室108内の気泡の滞留する位置を移動させることができ、より効果の高い回復動作を行うことができる。
Next, the cleaning operation of the recording head maintenance / recovery operation according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the cleaning operation. The block division is the same as in FIG.
Here, the driving is performed a plurality of times for each block. In this case, the central block b is always driven, and the time for simultaneously driving the block a and the block b and the time for simultaneously driving the block c and the block b are set. By doing so, the position where the bubbles stay in the
ここで、ヘッド吸引と併行して記録ヘッド34に印加するメンテナンス用駆動波形について説明する。
メンテナンス用駆動波形としては、図11に示すように、正弦波の駆動波形を用いている。このメンテナンス用駆動波形の周期は、記録ヘッド34の圧力室106内の固有振動周期Tcと略同じにしている。
Here, the maintenance drive waveform applied to the
As the maintenance drive waveform, a sinusoidal drive waveform is used as shown in FIG. The period of the maintenance drive waveform is substantially the same as the natural vibration period Tc in the
これによって、記録ヘッド34の圧力室106内の圧力変化を略最大にすることができ、ノズル104に加わる圧力も大きくなり高い回復率で回復することができる。すなわち、記録ヘッドの圧力発生手段を駆動する駆動波形(駆動信号)の周波数を圧力室の固有振動周波数と略同じ周波数とすることで、特に圧力室の気泡の排出をより一層促進することができる。
As a result, the pressure change in the
また、図12に示すように、ブロックa、b、c毎に印加するメンテナンス用駆動波形の駆動周期(駆動周波数)が異なるようにすることもできる。このようにすれば、さらに回復効果が向上する。すなわち、少なくとも1つのブロックの圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数が、他のブロックの圧力発生手段を駆動するときの駆動周波数と異なる構成とすることで、より回復効果を高めることができる。 In addition, as shown in FIG. 12, the drive cycle (drive frequency) of the maintenance drive waveform applied to each of the blocks a, b, and c can be made different. In this way, the recovery effect is further improved. That is, the recovery effect can be further enhanced by adopting a configuration in which the driving frequency when driving the pressure generating means of at least one block is different from the driving frequency when driving the pressure generating means of other blocks.
次に、本発明の第3実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図13を参照して説明する。なお、図13は同クリーニング動作の説明に供する各ブロックにメンテナンス用駆動波形を与えるタイミングと駆動波形の周期の関係を示す説明図である。また、ブロック分割は図9と同様とする。
ここでは、ブロックa及びブロックcには、記録ヘッド34の圧力室106内の固有振動周期Tcと略同じ周期(固有振動の周波数と略同じ周波数)のメンテナンス用駆動波形P1を印加している。一方、ブロックbには、固有振動周期Tcと略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P1、固有振動周期Tcの2倍(整数倍)の周期のメンテナンス用駆動波形P2、固有振動周期Tcの1/2倍(=1/整数倍)の周期のメンテナンス用駆動波形P3を順次印加している。なお、図13でメンテナンス用駆動波形P1〜P3を非駆動の位置に図示しているが、これは図示の便宜上のものであり、駆動に対応して印加される。後述の図14以下も同様である。
Next, the cleaning operation of the recording head maintenance / recovery operation according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the relationship between the timing at which the maintenance drive waveform is applied to each block and the cycle of the drive waveform for explaining the cleaning operation. The block division is the same as in FIG.
Here, the maintenance drive waveform P1 having the same period (substantially the same frequency as the natural vibration frequency) as the natural vibration period Tc in the
このように、少なくとも1つのブロックについて、他のブロックと異なる周期(駆動周波数)のメンテナンス用駆動波形を用いて駆動することによって、より回復効果を高めることができる。また、圧力室の固有振動数と略同じ周波数のメンテナンス用駆動波形、圧力室の固有振動数の整数倍と略同じ周波数のメンテナンス用駆動波形、圧力室の固有振動数の(1/整数倍)と略同じ周波数のメンテナンス用駆動波形を用いることで、特に圧力室内に生じる圧力の定在波の節の位置を変化させることができて、より気泡排出性を向上することができる。 Thus, the recovery effect can be further enhanced by driving at least one block using a maintenance drive waveform having a different period (drive frequency) from the other blocks. In addition, a maintenance drive waveform having a frequency substantially the same as the natural frequency of the pressure chamber, a maintenance drive waveform having a frequency substantially the same as an integer multiple of the natural frequency of the pressure chamber, and a (1 / integer multiple) of the natural frequency of the pressure chamber. By using a maintenance drive waveform having substantially the same frequency as that of the nozzle, it is possible to change the position of the node of the standing wave of the pressure generated particularly in the pressure chamber, and to further improve the bubble discharge performance.
次に、本発明の第4実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図14を参照して説明する。なお、図14は同クリーニング動作の説明に供する各ブロックにメンテナンス用駆動波形を与えるタイミングと駆動波形の周期の関係を示す説明図である。また、ブロック分割は図9と同様とする。
ここでは、1つのブロック内の複数回の駆動において、各回のメンテナンス用駆動波形の駆動周期を、それぞれ異なられている。この例では、各ブロックa、b、cのそれぞれについて、記録ヘッド34の圧力室106内の固有振動周期Tcの2倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P2、固有振動周期Tcの周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P1、固有振動周期Tcの1/3倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P4を順次印加している。
Next, the cleaning operation of the recording head maintenance / recovery operation according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the timing at which a maintenance drive waveform is applied to each block for explaining the cleaning operation and the cycle of the drive waveform. The block division is the same as in FIG.
Here, in the driving of a plurality of times in one block, the driving cycle of the maintenance driving waveform for each time is different. In this example, for each of the blocks a, b, and c, the maintenance drive waveform P2 and the period of the natural vibration period Tc have substantially the same period as the period twice the natural vibration period Tc in the
このように、少なくとも1つのブロックについて、異なる周期(駆動周波数)のメンテナンス用駆動波形を用いて駆動することによって、より回復効果を高めることができる。 In this way, the recovery effect can be further enhanced by driving at least one block using the maintenance drive waveforms having different periods (drive frequencies).
次に、本発明の第5実施形態における記録ヘッドの維持回復動作のうちのクリーニング動作について図15を参照して説明する。なお、図15は同クリーニング動作の説明に供する各ブロックにメンテナンス用駆動波形を与えるタイミングと駆動波形の周期の関係を示す説明図である。また、ブロック分割は図9と同様とする。
ここでは、前記第3実施形態と第4実施形態とを組み合わせて、1つのブロック内の複数回の駆動において、各回のメンテナンス用駆動波形の駆動周期が、それぞれ異なり、その駆動周期が現れる順番が、各ブロックで異なっている。
Next, the cleaning operation of the recording head maintenance / recovery operation according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an explanatory diagram showing the relationship between the timing at which the maintenance drive waveform is applied to each block and the cycle of the drive waveform for explaining the cleaning operation. The block division is the same as in FIG.
Here, by combining the third embodiment and the fourth embodiment, the drive cycles of the maintenance drive waveforms are different in each drive in a plurality of times in one block, and the order in which the drive cycles appear is different. , Each block is different.
この例では、ブロックaについては、記録ヘッド34の圧力室106内の固有振動周期Tcの2倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P2、固有振動周期Tcと略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P1、固有振動周期Tcの1/3倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P4を順次印加している。ブロックbについては、記録ヘッド34の圧力室106内の固有振動周期Tcの周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P1、固有振動周期Tcの1/3倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P4、固有振動周期Tcの2倍と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P2を順次印加している。ブロックcについては、記録ヘッド34の圧力室106内の固有振動周期Tcの1/3倍と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P4、固有振動周期Tcの2倍の周期と略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P2、固有振動周期Tcと略同じ周期のメンテナンス用駆動波形P1を順次印加している。
In this example, for the block a, the maintenance drive waveform P2 having substantially the same period as the period twice the natural vibration period Tc in the
これによって、気泡排出性が一層向上してより回復効果を高めることができる。 As a result, the bubble discharge performance is further improved and the recovery effect can be further enhanced.
なお、ブロックの数、駆動周波数(周期)、時間間隔の組み合わせは上記実施形態に限られるものではなく、当該記録ヘッドの圧力室、共通液室の気泡の排出を促すように組み合わせを変えれば良い。 The combination of the number of blocks, the drive frequency (cycle), and the time interval is not limited to the above embodiment, and the combination may be changed so as to promote the discharge of bubbles in the pressure chamber and common liquid chamber of the recording head. .
また、メンテナンス駆動波形の周期としては、圧力室106の固有振動周期Tcに代えて、共通液室108の固有振動周期、その整数倍、(1/整数)倍の周期(周波数)を持つメンテナンス用駆動波形を与えることもできる。これにより、特に共通液室内に生じる圧力の定在波の節の位置を変化させることができて、共通液室内の気泡の排出をより効果的に行うことができる。また、圧力室の固有振動周期Tc及び共通液室の固有振動周期のいずれも含むメンテナンス用駆動波形であれば、気泡排出の効果をより一層高めることができる。
In addition, as a period of the maintenance drive waveform, instead of the natural vibration period Tc of the
また、環境条件に応じて、インクの粘度が変化することから、メンテナンス用駆動波形の波高値は、環境条件に応じて変化させることが好ましい。 Further, since the viscosity of the ink changes according to the environmental conditions, it is preferable to change the peak value of the maintenance drive waveform according to the environmental conditions.
また、これら一連の回復動作は、例えば印刷条件によって定期的に実施することが好ましい。印刷枚数のカウント値などによって、回復動作にトリガーをかけるような制御手段を伴うことが、より好ましい。 Further, it is preferable that these series of recovery operations are periodically performed according to, for example, printing conditions. It is more preferable to include a control unit that triggers the recovery operation according to the count value of the number of printed sheets.
また、上記実施形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる.また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。 In the above embodiment, the printer configuration has been described as the image forming apparatus according to the present invention. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an image forming apparatus such as a printer / fax / copier multifunction machine. Further, the present invention can be applied to an image forming apparatus using a recording liquid or a fixing processing liquid that is a liquid other than ink.
33…キャリッジ
34、34a、34b…記録ヘッド(液体吐出ヘッド)
81…維持回復機構
82a…キャップ
104…ノズル
106…圧力室(個別液室)
108…共通液室
121…圧電素子(圧力発生手段)
508…印刷制御部
33 ...
81 ...
108 ... Common
508: Print control unit
Claims (7)
前記記録ヘッドのノズル面をキャップ部材でキャッピングして前記ノズルからインクを吸引する維持回復機構と、
前記キャップ部材でキャッピングして前記ノズルからインクを吸引している間、予め定められた複数のノズルで構成され複数のブロックについて、ブロック単位で、前記複数のノズルに対応する前記圧力発生手段を所定の駆動周波数の駆動信号で駆動する手段と、を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。 A plurality of nozzles for discharging ink droplets, each pressure chamber communicating with each nozzle, and a recording head having pressure generating means for generating pressure in each pressure chamber;
A maintenance and recovery mechanism for capping the nozzle surface of the recording head with a cap member and sucking ink from the nozzle;
While capping with the cap member and sucking ink from the nozzles, the pressure generating means corresponding to the plurality of nozzles is predetermined for each of a plurality of blocks including a plurality of predetermined nozzles. An image forming apparatus comprising: means for driving with a drive signal having a drive frequency of
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